[YS과학] 마이크는 어떻게 소리를 전기 신호로 바꾸나?

일상에서 우리는 마이크를 너무도 자연스럽게 사용한다. 강연장, 방송실, 교회, 운동장, 콘서트장, 전화기와 휴대전화까지. 마이크 없는 세상을 상상하긴 어렵다. 그런데 이 작은 장치는 어떻게 우리의 목소리를 전기로 바꾸는 걸까?

마이크, 또는 마이크로폰(microphone)은 음파를 전기 신호로 변환하는 장치다. 이 전기 신호는 증폭기를 거쳐 스피커로 전달되고, 다시 음파로 변환돼 청중의 귀에 닿는다. 이렇게 보면 마이크는 소리를 전기 신호로 바꾸는 입구이고, 스피커는 그것을 다시 소리로 되돌리는 출구다. 서로 반대되는 역할을 하지만 같은 원리를 바탕으로 작동하는 쌍둥이 기술인 셈이다.

다이나믹 마이크의 기본 원리

가장 널리 쓰이는 다이나믹 마이크 내부에는 작은 영구자석과 코일, 그리고 얇은 진동판(다이어프램)이 있다. 소리가 이 진동판에 닿으면 진동이 생기고, 이 진동은 자석 근처의 코일을 따라 움직이며 전자기 유도에 의해 미세한 전류를 만들어낸다. 이 전류가 바로 소리의 전기 신호다.

하지만 이 신호는 매우 약하다. 따라서 중간에 증폭기를 통해 충분한 크기로 키워야만, 스피커나 녹음 장치에서 제대로 작동할 수 있다. 오늘날 대부분의 오디오 장치—텔레비전, 라디오, 전화기, 블루투스 스피커—는 내장된 증폭장치를 함께 갖추고 있다.

다이어프램: 인공 고막의 역할

마이크와 스피커의 중심에는 ‘다이어프램’이라는 얇은 막이 자리 잡고 있다. 이는 동물의 고막과 유사한 역할을 한다. 사람의 고막이 음파에 따라 진동해 뇌로 가는 전기 신호를 만드는 것처럼, 마이크의 다이어프램도 음파를 감지하고 전기 신호로 바꾼다. 스피커에서는 이 과정을 반대로 수행해, 전기 신호를 다시 진동으로 바꿔 음파를 생성한다.

이 다이어프램은 특수 종이나 폴리프로필렌 같은 얇은 합성수지로 제작되며, 그 재료와 형태는 음질에 직접적인 영향을 미친다. 오디오 전문가들이 다이어프램 설계에 심혈을 기울이는 이유다.

음향 기술, 마이크로 확장된 인류의 목소리

마이크와 스피커는 19세기부터 여러 과학자들의 손을 거쳐 진화해 왔다. 특히 1831년, 영국의 과학자 마이클 패러데이가 전자기 유도 현상을 발견하면서 전기 기술은 비약적으로 발전했다. 이후 축음기, 전화기, 마이크, 스피커 같은 장치들이 본격적으로 등장했다. 마이크와 스피커가 등장하면서 1910년대 대형 공연장이 가능해졌고, 1920년대에는 라디오 방송국도 세워졌다. 목소리는 더 멀리, 더 선명하게 전달될 수 있게 된 것이다.

이어폰은 귀 속에 들어가는 작은 스피커다. 그 크기나 구조는 다르지만, 마이크와 마찬가지로 ‘다이어프램을 진동시켜 음파를 전달하는’ 기본 원리는 동일하다. 결국 마이크와 스피커는 소리의 세계를 다루는 음향 과학, 즉 어쿠스틱스(acoustics)라는 공통된 기술 언어 위에 서 있다.

아이폰은 소형 스피커

소리를 기술로 바꾼다는 것

우리는 흔히 기술을 ‘기계적인 장치’로만 여기기 쉽지만, 마이크를 들여다보면 그 안에 담긴 이야기는 훨씬 복합적이다. 인간의 목소리라는 아날로그 신호를 섬세하게 전기 신호로 바꾸는 마이크는, 물리학과 전자공학, 생리학의 접점에서 작동하는 정교한 장치다. 그 반대편에 위치한 스피커는 이 신호를 다시 음파로 되살리며, 청각이라는 인간 감각과 다시 연결된다. 이처럼 마이크와 스피커는 단순한 기계가 아니라, 인간의 의사소통 능력을 기술적으로 확장하는 매개체다.

이 기술은 물리적 거리를 초월한 새로운 소통 환경을 열었고, 강연장과 공연장, 방송국과 통신망을 통해 인간 사회의 커뮤니케이션 구조를 재편해 왔다. 청중과 화자, 개인과 대중의 관계가 바뀌었고, 미디어·정치·예술이 형성되고 유통되는 방식도 근본적으로 달라졌다. 오늘날 음성 인식과 인공지능 기술의 발전 역시, 이 ‘소리의 전기화’가 쌓아온 기술적 진화의 연장선 위에 놓여 있다.